无碳能源——氢能，在全球脱碳日程中发挥了重要的作用，不过如果要与碳氢化合物竞争，氢能还需要降低成本，同时提升产量，在这个过程中，核能将起到重要作用。
1、氢能经济
可再生能源具有间歇性特点，而在未来的电力系统中，可能严重依赖可再生能源。氢能很可能会在用于电网平衡手段的能源存储中，寻找到最经济的生产方式。
为了实现真正的“氢能经济”，氢能的推广必须扩展到所谓碳排放“难以减少”的部门。
例如在工业部门中，氢和氢衍生燃料(合成燃料，如氨和由氢和二氧化碳生产的合成碳氢化合物燃料)将取代目前用于重工业(水泥、化工、钢铁)、重型运输和航空的液态碳氢化合物。
国际能源署(IEA)认为，这一转变对于最终实现全球能源体系的碳中和是必要的。在IEA的可持续发展设想中，工业和运输部门的碳排放量不会变化太多，在2040年仍将居高不下，远远超过电力部门排放量。实际上，电力部门的碳排放量已经大幅减少(到2070年达到实际负排放量)。
IEA的设想是，到2040年，氢、氨和合成燃料占全球能源消耗量的1.5%，随着碳氢化合物燃料使用的急剧下降，到2070年，这一比例将会上升到近10%。
虽然提出了目标，但IEA并没有指出具体实现的明确方法。
2、低成本
一些企业声称，他们已经实现氢能生产成本在 $2/kg左右。
但也有人认为，在航空和航运领域，氢基燃料需要进一步降低成本，达到$0.90/kg，从而大规模替代液体燃料。
这些目标能否在本世纪中叶实现尚不清楚，因此许多社会观察人士呼吁征收各种形式的碳税，相对来说是降低了氢能价格。
无论如何，达到较低的价格点需要创新。其中就包括核电方面的创新。绿色氢能的未来走向，很可能取决于美国和其他国家先进堆和核燃料的研究与创新。
3、核能
Davis-Besse 核电站 (图源: FirstEnergy)
核电站生产的电和热可以为无碳制氢的电解过程提供动力，这一概念也刚刚在美国现有轻水堆上得到了验证。
研究人员还在研究利用轻水堆进行高温蒸汽电解，这比低温水电解具有效率优势，但需要发电厂提高热量输出，以达到更有效蒸汽电解所需的温度。
先进高温堆的发展可能证明这种方法确实是可行的。同时，小型模块堆的开发也在进行中，不过主要是低温电解方向。
美国国内的大部分研究都是通过爱达荷州国家实验室(INL)进行的，该实验室主要用于核能研究、开发和示范方面。INL与多家公司合作许多项目，包括开发目前正在运行的轻水堆电解技术。
美国能源部的H2 at Scale(规模氢能)计划为INL与商业合作伙伴保持合作提供了重要支持。作为这一计划的一部分，该国最大的核电站运营商——Exelon公司——已同意在其一座核电站安装一台1-MW电解槽，该电解槽将在2023年前投入运行，生产供现场使用或出售的氢气。该示范堆将会模拟扩增到更大的制氢装置。
另一个是能源港公司(Energy Harbor Corp.)，该公司虽然去年宣布破产，但仍继续运营着数座核电站。该公司正计划在其位于俄亥俄州托莱多附近的戴维斯-贝斯(Davis-Besse)核电站进行商业电解示范建设。这个为期两年的项目将寻求部署一个1到3-MW的低温电解装置，生产商业数量的氢气。
目前正在运行的轻水堆电厂也在计划进行高温蒸汽电解的示范建设。电解制氢需要达到约1000℃的高温。Xcel Energy公司(总部位于明尼阿波利斯)最近以1100万美元资金被选中参加这次示范建设。
INL的理查德·鲍德曼(Richard Boardman)说：“这个项目第一次将商用发电机与高温蒸汽电解技术相结合。”
理查德·鲍德曼是美国能源部轻水堆可持续发展计划的技术负责人。
他补充说：“产生的氢气最初将用于发电厂，但最终可能被出售给其他行业，尤其是在随后扩大氢气生产情况下。”
INL打算扩大与商业伙伴的合作，在目前在运轻水堆电站安装氢电解系统，组装电解槽，以便继续测试和开发这些系统。
此外，该实验室正在考虑最终部署专门用于蒸汽电解的先进高温反应器。目前世界范围内正在开发几种不同的先进堆概念，其中许多被设计成微型堆或小型模块堆。
理查德·鲍德曼说：“钠冷快堆、熔盐堆和高温气体反应堆在这一过程中可以获得更高的效率，因为它们较高的运行温度提高了发电效率。而且在蒸汽电解中，电力仍然占了大部分能耗。”
4、小型堆的使用
无碳制氢对核能的需求变得十分紧迫。大西洋理事会全球能源论坛就以“核能超越电力：氢、热和海水淡化”为主题展开讨论。
英国咨询公司Lucid Catalyst的执行合伙人柯斯蒂·戈根(Kirsty Gogan)说，根据她公司的计算，到2030年，使用“先进热能”可以达到$0.90/kg的目标价格点。
Lucid Catalyst去年秋天发表了一份名为“与宜居气候的缺失联系：氢合成燃料如何帮助实现巴黎目标”的报告。报告提出了大规模生产绿色氢的有趣建议，其速度要比IEA设想的要快得多。
作者认为，大规模生产用于合成燃料的绿色、低成本氢气，不可能与以可再生能源为动力的电解技术相竞争，甚至可能到本世纪中叶也不可能。
他们认为，这方面的实际土地需求太大。此外，他们指出，风能和太阳能不能产生热量，因此只能用于效率较低的低温电解。
他们建议改为“新一代先进热源”，这实际上是先进的模块堆，用热为电解提供动力。
他们认为，在港口和造船厂附近，通过先进的制造和标准化技术，这种反应堆可以规模化生产，而且经济实惠。
现代造船厂为他们提供了大规模、低成本生产的重要模式。
一种形式是在港口附近建造一个浮式生产平台，部署用于高温电解的高温模块堆，专门生产氢气并将其转化为船用燃料的氨。
该报告比较了轻水和熔盐小型模块堆的资本和运营成本，以显示先进核技术的成本优势。
另一种建议的形式是“巨型工厂”，在现场建造小型模块堆，用于靠近港口和铁路的集中大规模制氢。
随着企业家们寻求大幅降低清洁氢气和氢基合成燃料的成本，这些“先进的供热”计划无疑将在未来几年被更多的企业所遵循。
从事先进核燃料研究的美国莱特布里奇公司(Lightbridge Corporation)总裁兼首席执行官格雷斯(Seth Grae)说：“关键是生产出有效生产氢气所需的高温。”
“核能是实现这一目标的唯一可行途径。”
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